1
豊洲新市場における土壌汚染解析
4 班：尾池 響平、河田 貴泰、寺見 明久、古谷 俊晃 アドバイザー教員：羽田野 祐子 1. はじめに 現在東京都中央区にある築地市場は豊洲への移転 が2014 年に計画されている。移転の主な目的は現施 設の老朽化や場内の狭あい化が主な原因である。だ が、この計画は順調に進んでいるとはいえない。そ れは、移転先である豊洲の土壌に非常に深刻な汚染 が発見されたためである。 2. 豊洲土壌汚染背景・研究目的 豊洲の土地は過去に東京ガスが1956 年(昭 31 年) から 1988(昭 63 年)まで操業用土地として使用して いた。図１1)の第6 街区に属している土地内に、1969 年頃に石炭ガス製造の際に発生したタールスラッジ が直接土壌の表面に仮置きされており、仮置き場ま で移動する間にも運搬時、混錬作業時などにも汚染 対策のされていない箇所から土壌中へ浸透したなど の可能性がある 2)。豊洲土壌における汚染の経緯を 表1 に示す。 土壌汚染状況調査報告書における土壌汚染の例を あげると、豊洲土壌において約2000 点の土壌溶出試 験分析試料の調査を行った結果、環境基準の 1500 倍を超えるベンゼンや同じく490 倍を超えるシアン 化合物などの検出が報告されている3)。 この後、東京ガス・東京都共に土壌汚染が完了し たという報告書をまとめ移転を進行させようとして いるが土壌が完全に浄化したという正式な結果が現 在も出されていない。 本稿の目的は、豊洲の事例をモデルとし、調査を 行い、土壌問題の基礎知識及び解析手法を身につけ ることとする。さらには、汚染マップの作製により 汚染の漏出後数十年にわたる濃度の変化予測を行っ た。また、リスク解析により伴う不確実性も併せて 実施し、検証を試みた。 表 1 豊洲土壌汚染における経緯 1956 年：工場の操業開始 1988 年：工場の操業停止 2001 年 1 月：土壌汚染が発覚 2001 年 2 月：土壌汚染処理を開始 2002 年 10 月：施行された環境確保条例に基 づき「土壌汚染状況調査報告書」を東京都環 境局に提出 2002 年 11 月：「汚染拡散防止計画書」環境 局に提出 2005 年 9 月：同計画書を環境局に提出 2006 年 3 月：5 街区における「汚染拡散防止 措置完了届書」を環境局に提出し、5 街区に ついては処理が完了したと記す 図 1 第 6 街区の汚染状況 3. シアン化合物の人体への健康被害 本研究ではシアン化合物における解析を行う。以 下において、シアン化合物について述べる。 シアン化合物はシアン化合物イオンを持つ塩の総 称である。シアン化合物は食事や水からの経口摂取，2 シアン化水素がガス状になった場合には呼吸や皮膚 から吸収され，呼吸酵素中の鉄や銅と結合すること によって組織呼吸を抑制する働きをもつ。従って高 濃度のシアン化合物を摂取した場合には短時間で死 に至る強い毒性をもつ3)。 4. 土壌対策汚染法と改正案 土壌対策汚染法4)（以下：土対法）は平成14 年に 制定され、翌年平成15 年から施行が開始される。土 対法の目的は、土壌汚染対策の実施に伴う国民の健 康の保護である。内容は大きく分別すると、2 つあ り、1 つは、汚染の未然防止のための有害物質の地 下浸透、廃棄物の埋め立て方法の規制である。2 つ めは、既に発生している汚染の浄化である。これに 対し、環境基準の制定、地方公共団体の行政指導な どが組み込まれている。 現行の土対法は平成22 年 4 月に改正された5)。そ れは、改正前の内容では法が対象としている範囲が 狭く、様々な汚染に対する詳細な対策がない土壌汚 染の適正処理の記述がないなどの問題点が挙げられ たためである。特に、今回我々が取り上げた築地の 豊洲移転問題において最大の問題とされているのが、 附則３条に掲載されている条文である。この条文で は施行前に使用が廃止されていた有害物質特定施設 にかかわる工場の跡地は法の対象にならない。その ため、この条文により豊洲は土壌汚染が存在しなが らも土壌汚染を行う義務がない。以上のように土対 法は具体的内容がないままに施行が開始されたため、 今現在になって多くの問題が発生している。 5. 豊洲における土壌汚染対策 汚染されている土壌への対策として、汚染を取り 除き安全な土壌とするために浄化作業が行われる。 本章では、豊洲で行われている対策方法について説 明する。 汚染物質を取り除くために、汚染が発見されてい る土壌の土を入れ替え、地下水を汲み上げ浄化し、 汚染物質のある土壌を採掘し新たな汚染のされてい ない土と入れ替えることで対策としている。 6. 解析方法 今回解析手法については、本研究では 2 つの解析 ソフトを用いる。1 つは、「MODFLOW」という汚 染 物 質 移 動 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン ソ フ ト で あ る 。 MODFLOW では、様々な条件で汚染物質の移行を 分析し、図 1 における実測データと照らし合わせる ことで、汚染に関する条件を推定し、現状の汚染状 況を明らかにする。条件の 1 つとして透水係数があ げられる。透水係数とは土壌の水の流れやすさを示 すもので、値が大きいほど水が流れやすいことを示 す6)。透水係数の変動範囲は目安として、粘土で10-11 ～10-9、シルト・砂などで10-9～10-5程度とされてい る 7)。しかし、この透水係数は地中の構成物質によ り上記にあげた文献値は存在するが、実際の土壌は 様々な物質が混在しているため不確実なことが多い。 そこで、もう1 つの解析ソフトである「@RISK」を 使用し、解析を行う。@RISK では、透水係数の不確 実性が汚染濃度に与える影響を分析する。以下にそ れぞれの解析について説明する。 6.1 汚染物質移動シミュレーション MODFLOW では、第 6 街区におけるシアン化合 物についてシミュレーションを行った。シミュレー ションにおける条件は以下に示すとおりである2)。 ・ 解析を行うフィールドは第6 街区とする ・ 第 6 街区の土壌構成は砂であるとし、透水係数 は10-5[cm/s]とする ・ 境界条件は無限遠で濃度0 とする 以上の条件で汚染開始年、汚染終了年、漏出濃度 を様々な数値に変えて、シミュレーションを行う。 2002 年の時点で図 1 の実測データを用いて、それら の条件を明らかにし、さらに今年（2010 年）、10 年 後(2020 年)の土壌汚染状況の予測を行う。 6.2 不確実性解析 透水係数の不確実性が評価結果である汚染濃度に
3 どの程度の影響を及ぼすのかを解析ソフト「@RISK」 を用いて分析する。分析を行う前に、透水係数の取 りうる値の範囲を決定する必要がある。 透水係数の範囲は高橋ら(2005)8)の研究を踏襲す る。高橋らは 9 つの砂サンプルから分散係数を算出 した。この分散係数から透水係数は式(1)で求められ る。
u
D
L
I
K
u
I
D
K
L
(1) ここで、D：分散係数[m2/year]、αL ：縦分散長[m]、 u：流速[m/year]、K：透水係数[m/year]、I：動水勾 配である。αL=40、I=0.5 とし、9 つの砂サンプルか ら得られた透水係数の値は 0.657～7.94[m/year]で あった。透水係数は対数正規分布に従うものとする 9)。 基 準 （ 平 均 値 ） は MODFLOW に 使 用 し た 10-5[cm/s]=3.15[m/year] の 対 数 で あ る 0.499[m/year]とし、標準偏差は得られた透水係数の 値を用いて0.346 とした。 @RISK を用いて、分布関数を平均値μ=0.499、標 準偏差σ=0.346 の対数正規分布とし、モンテカルロ 法により反復施行 1000 回のシミュレーションを 1000 回行い、1000 個の乱数（log(K)）を選出し透水 係数を算出する。 本研究では MODFLOW により推定される汚染開 始年から汚染終了年まで汚染源に汚染物質が流出さ れ続けていると仮定している。この仮定において、 汚染濃度は OGATA ら(1961)10)の導出した式を用い て、式(2)により、シミュレーションで得られた透水 係数の値を使用し推計する。
2
1
2
1
0erfc
C
C
(2)x
ut
、ux
D
ここで、C：評価年の汚染濃度[ppm]、C0：汚染源 に流出し続けている濃度[ppm]、t：汚染開始年から 評価年までの年数[year]、x：汚染源から評価地点ま での距離[m]である。 MODFLOW で推定される汚染終了年を評価年と し、x=100[m]の地点における濃度を推計する。 7. 結果・考察 本章ではMODFLOW、@RISK によって得られた 結果、及びその考察について述べる。 7.1 汚染物質移動シミュレーション MODFLOW によって得られた汚染状況の図を次 ページに示す。 図 2 1988 年（漏出停止した年）の汚染状況4
図 3 2002 年（図 1 と同じ年）の汚染状況
図 4 2010 年（現在）の汚染状況
5 6 章 1 節で述べた条件のもとでシミュレー ションを行うと、2002 年の実測値（図 1）と 近い濃度を与えるのは汚染開始年が1969 年、 汚染終了年が1988 年、漏出濃度が 1[ppm]の 場合であった。そのため、これらの条件を採 用した。 また、これらの解析結果は、実際の観測濃 度分布と近いと言えるが、不十分な点がある。 それは図の左下、第2 の汚染源が置かれた付 近の濃度が実際の観測結果より低い値となっ たことである。このことは第2 汚染源付近の 漏出濃度をより高く設定することにより、現 実に近い値を得ることが可能と考えられる。 また、透水係数も、今回は砂の物性値を用い ていたが、実際はシルト混入の砂地であるこ とも考えられる。以上の条件を変更すること により、予測結果を改善する事ができると予 想される。 2010 年現在（図 4）、2020 年（図 5）と 1988 年当時(図 2)を見比べると、数メートルずつ拡 大していることが明らかとなった。 7.2 不確実性解析 @RISK による 1 回のシミュレーション結 果を図6 に、選出した 1000 個の乱数を図 7 に示す。 図 6 1 回のシミュレーション結果 図 7 透水係数の度数分布と累積曲線 透水係数は2[m/year]以上 3[m/year]未満の 幅で最も多くとられ、全体の 30.7%を占めて いる。また全体の 0.1%で 1503[m/year]以上 1504[m/year]未満において最大値をとり、透 水係数の幅は 1.12～1503.6[m/year]となった。 汚染濃度の推計結果を図8 に示す。 図 8 汚染濃度の度数分布と累積曲線 汚染濃度は 0.01[ppm]以上 0.02[ppm]未満 の幅で最も多くとられ、全体の 18.7%を占め るという結果となった。また全体の 0.21%で 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% 120.00% 0 50 100 150 200 250 300 350 0 2 4 6 8 10 30 50 500 1600 頻度 透水係数データ区間[m/year] 頻度 累積% 0.00% 20.00% 40.00% 60.00% 80.00% 100.00% 120.00% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 0. 04 0. 08 0. 12 0. 16 0.2 0. 24 0. 28 0. 32 0. 36 0.4 0. 44 0. 48 頻度 濃度データ区間[ppm] 頻度 累積%
6 0.49[ppm]以上 0.50[ppm]未満の幅で最大値 をとる。汚染濃度が取り得る値は 0.001～ 0.499[ppm]未満であり、約 500 倍の開きがあ る。透水係数に与えた不確実性である1.12～ 1503.6[m/year]と比較すると、濃度の値の不 確実性は小さいといえるが、現実の社会問題 として500 倍の濃度値の開きは大きいと考え ざるを得ない。 このように、不確実性解析を行うことによ り透水係数の範囲の同定は重要なタスクであ ると考えられる。 8. まとめ 本研究では、土壌汚染による法則性、対策 方法について築地市場の移転問題をモデルと して調査、解析を行った。物質移動シミュレ ーションソフトMODFLOW を用いて、漏出 濃度や漏出の開始及び終了時期を変えてシミ ュレーションを行い、それぞれ1[ppm] 、1969 年、1988 年であることが推定された。それら を も と に パ ラ メ ー タ の 不 確 実 性 解 析 を @RISK を用いて行った。透水係数に対数正規 型の不確実性を与えたところ、透水係数の 1.12～1503.6[m/year]の開きに対し、濃度は 0.001～0.499[ppm]という範囲となった。ま た 、図 2 においてプロットしてある地点 （x=100[m]）での濃度は MODFLOW により 0[ppm]と推定されたが、不確実性解析により、 それ以上の値を取り得ることが明らかとなっ た。 以上の結果より本解析条件では透水係数が 物質の移動に関して大きな影響を与えること が言える。本研究により、環境汚染のリスク アセスメントを行う際はパラメータの不確実 性が大きく結果を左右することが明らかとな った。 参考文献 1) 既往調査結果（東京ガス（株）実施） <http://www.shijou.metro.tokyo.jp/sen monkakaigi1/08/houkokushoan_02-2.p df#search> 2) 東京ガス株式会社豊洲工場の土地利用に ついて <http://www.shijou.metro.tokyo.jp/sen monkakaigi1/kaigi05.html> 3) ベンゼン・シアンの健康被害の概要 <http://www.shijou.metro.tokyo.jp/sen monkakaigi1/09/kaitou/hosoku.pdf> 4) 土壌汚染対策法改正前概要 <http://www.env.go.jp/water/dojo/law.h t> 5) 大塚路子、調査と情報、調査と情報 (637), 1-11,巻頭 1p, 2009-03-12 国立国会図書 館調査及び立法考査局 6) 藤縄克之、汚染される地下水、共立出版、 1990 7) 地下水問題研究会、地下水汚染論、共立 出版、1991 8) 高橋直樹，中田雅夫，山本陽一(2005)： 土の分散特性および吸着特性の評価に関 する基礎的研究，三井住友建設技術研究 所報告，第3 号，ROMBUNNO.6 9) 斉藤雅彦(2007)：地下水汚染問題におけ る濃度分布の確率的評価手法に関する基 礎的研究，水工学論文集，第51 巻， pp.499-504
10) Akio Ogata，R. B. Banks(1961)：A solution of the differential equation of longitudinal dispersion in porous media，Fluid movement in earth materials, Geological Survey professional paper 411-A
